基于嵌入式Web服務(wù)器的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)

圖3是獲取外界光照條件的方案。設(shè)計(jì)選用廉價(jià)的光電管，當(dāng)光照強(qiáng)度大時(shí)，光電管導(dǎo)通電流大，從而在VIN_N端得到更低的電壓。VIN_N端和 LM3S102內(nèi)置的模擬比較器相接，將采集到的數(shù)據(jù)存于RAM中，和SHT10采集到的濕度、溫度信息一起，由TCP／IP協(xié)議封裝發(fā)送。

1．2 Web服務(wù)器子系統(tǒng)
為了構(gòu)建Web服務(wù)器子系統(tǒng)，必須找到合適的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)方法。如圖4所示，系統(tǒng)選用SPI接口的網(wǎng)絡(luò)芯片ENC28J60實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)MAC和PHY的功能，充分利用LM3S102的外設(shè)接口。TPOUT和TPIN端送往隔離變壓器，外接通用的RJ45網(wǎng)口。后續(xù)部分將介紹在此硬件平臺(tái)上TCP／IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。

1．3 外設(shè)控制子系統(tǒng)
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室自動(dòng)卷簾的遠(yuǎn)程智能升降控制，設(shè)計(jì)采用PWM控制步進(jìn)電機(jī)的方法。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制非常簡單。接口芯片MPC17529用來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。在實(shí)際運(yùn)用中，可采用各種方法增大后級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)能力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重型卷簾門的自如控制。圖5為電機(jī)控制電路的實(shí)現(xiàn)方法。

由于LM3S102的I／O口有限，本設(shè)計(jì)采用I2C接口擴(kuò)展I／O口的專用芯片PCA9554。掛接在I2C總線上的該芯片可以擴(kuò)展出8路GPIO，在演示時(shí)采用用8盞LED燈來表示溫室電熱器、植物生長燈、微管噴滴灌、氣體肥料釋放機(jī)等溫室常用設(shè)備。實(shí)際應(yīng)用時(shí)加上繼電器電路以后便可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中諸多科技農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。電機(jī)控制電路如圖6所示。

經(jīng)過各子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，LM3S102的片上接口與片內(nèi)資源得到了充分的利用。